Тяго-дутьевые устройства котельного агрегата

Для того чтобы в топке котельного агрегата могло происходить горение топлива, в нее необходимо подавать воздух. Для удаления же из топки газообразных продуктов сгорания и обеспечения их прохождения через всю систему поверхностей нагрева котельного агрегата должна быть создана тяга.

В настоящее время различают четыре схемы подачи воздуха и отвода продуктов сгорания в котельных установках, а именно:

• а) с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой, и естественным засасыванием воздуха в топку в результате разрежения в ней, создаваемого тягой трубы;
• б) с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и засасыванием воздуха в топку в результате разрежения, создаваемого дымососом;
• в) с искусственной тягой, создаваемой дымососом, и принудительной подачей воздуха в топку дутьевым вентилятором;
• г) с наддувом, при котором вся котельная установка герметизируется и ставится под некоторое, создаваемое дутьевым вентилятором, избыточное давление, которого хватает на преодоление всех сопротивлений воздушного и газового трактов, что снимает необходимость установки дымососа.

Дымовая труба во всех случаях искусственной тяги или работы под наддувом сохраняется, но при этом основным назначением трубы становится вывод дымовых газов в более высокие слои атмосферы, с тем чтобы улучшить условия рассеяния их в пространстве.

В связи с непрерывным усложнением профиля современного котельного агрегата и снижением температуры уходящих газов в настоящее время две первые схемы создания тяги и дутья сохранились только в очень небольших котельных установках, паропроизводительностью не выше 1−2 т/ч. В котельных же установках большей паропроизводительности повсеместно применяется искусственная тяга с искусственным дутьем.

Дымовые трубы выполняют кирпичными, железобетонными и железными. Из кирпича обычно сооружают трубы высотой до 80 м. Более высокие трубы сооружают железобетонными. Железные трубы устанавливают только на вертикально-цилиндрических котлах, а также на мощных стальных водогрейных котлах башенного типа. Для уменьшения затрат обычно сооружают одну общую дымовую трубу для всей котельной или для группы котельных установок.

Принцип действия дымовой трубы остается одинаковым в установках, работающих с естественной и искусственной тягой, с той особенностью, что при естественной тяге дымовая труба должна преодолеть сопротивление всей котельной установки, а при искусственной ею создается дополнительная тяга к основной, создаваемой дымососом.

На рис. 7.24 представлена схема котла с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой /. Она заполнена дымовыми газами (продуктами сгорания) с плотностью кг/м³, и сообщается через газоходы 2 котла с атмосферным воздухом, плотность которого р_в, кг/м³. Очевидно, что Р.>Рг;

При высоте дымовой трубы Н разность давлений столбов воздуха g#p_B, Н/м², и газов gHp^ Н/м, на уровне основания трубы, т. е. величина тяги Д5, Н/м², будет равна

о 213 В ₀ 273 В о «о.

^r~^p-‘^p-SJT^{5 и (,}'-^р'й5ТТ, ш-^Р- «.

и газов при нормальных условиях; В — барометрическое давление в мм рт. ст.

Рис. 7.24. Схема котла с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой.

Подставляя значения р_и и получим Н/м²

Из уравнения (7.2) следует, что величина естественной тяги тем выше, чем больше высота трубы и температура дымовых газов и чем ниже температура окружающего воздуха.

Определив расчетным путем (в специальной литературе) газовое сопротивление котлоагрегата, из уравнения (7.2), взяв запас в 30−50% на случай увеличения сопротивления по дымовому тракту вследствие загрязнения конвективных поверхностей нагрева, можно найти требуемую высоту дымовой трубы.

Минимальная допустимая высота трубы регламентируется на основе санитарных соображений. Диаметр трубы определяют по скорости истечения дымовых газов из нее при максимальной паропроизводительности всех подключенных к трубе котельных агрегатов. При естественной тяге эта скорость должна находиться в пределах 6−10 м/с, не падая ниже 4 м/с во избежание нарушения тяги ветром (задувания трубы).

При искусственной тяге скорость истечения дымовых газов из трубы обычно принимают равной 20−25 м/с.

К котельным агрегатам устанавливают центробежные дымососы и дутьевые вентиляторы (рис. 7.25), а для парогенераторов производительностью 950 т/ч и выше устанавливают осевые многоступенчатые дымососы (рис. 7.26).

Рис. 7.25. Схемы работы центробежною вентилятора. Передняя часть кожуха условно снята: а — при правильном направлении предварительного завихрения воздуха; б — при его неправильном завихрении;

1 — кожух; 2 — ротор; 3 — направляющий аппарат, показанный для наглядности схемы в смещенном положении; 4 — выходной патрубок.

Рис. 7.26. Устройство дымососа осевого типа:

• 1 — всасывающий патрубок; 2 — вал; 3 — корпус; 4 — рабочее колесо с лопатками; 5 — направляющий аппарат; 6 — диффузор; 7 — компенсатор;
• 8 — электродвигатель; 9 — опоры

Дымососы производительностью до 30 м³/с, а также все дутьевые вентиляторы, выпускаемые отечественной промышленностью, выполняют в виде центробежных машин одностороннего всасывания с консольным расположением крыльчатки. Дымососы и дутьевые вентиляторы одного типоразмера имеют одинаковую конструкцию и размеры. Дымососы большей производительности, до 100 м³/с, выполняют с двусторонним всасом (подробно о принципах работы центробежных нагнетательных машин, их параметрах и характеристиках см. в гл. 10).

Дымососы размещают за котельным агрегатом, причем в котельных установках, предназначенных для сжигания твердого топлива, дымососы устанавливают после золоудаления, чтобы уменьшить количество летучей золы, проходящей через дымосос, и тем самым снизить истирание золой крыльчатки дымососа.

Разрежение, которое должно быть создано дымососом, определяется суммарным аэродинамическим сопротивлением газового тракта котельной установки, которое должно быть преодолено при условии, что разрежение дымовых газов вверху топки будет равно 20−30 Н/м² и будет создано необходимое скоростное давление на выходе дымовых газов из дымовой трубы. В небольших котельных установках разрежение, создаваемое дымососом, обычно составляет 1000−2000 Н/м², а в крупных установках 2500−3000 Н/м².

Дутьевые вентиляторы, устанавливаемые перед воздухоподогревателем, предназначены для подачи в него неподогретого воздуха. Давление, создаваемое вентилятором, определяется аэродинамическим сопротивлением воздушного тракта, которое должно быть преодолено. Обычно оно складывается из сопротивлений всасывающего воздуховода, воздухоподогревателя, воздуховодов между воздухоподогревателем и топкой, а также сопротивления решетки и слоя топлива или горелок. В сумме эти сопротивления составляют 1000−1500 Н/м² для котельных установок малой производительности и возрастают до 2000;2500 Н/м² для крупных котельных установок.